Перейти до вмісту

Гексаметилентрипероксиддіамін

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Гексаметилентрипероксиддиамін
Назва за IUPAC 3,4,8,9,12,13-ГЕКСАОКСА-1,6-
діазабіцікло[4.4.4]тетрадекан
Інші назви ГМТД, пероксид уротропіну
Ідентифікатори
Номер CAS 283-66-9
PubChem 61101
SMILES C1N2COOCN(COO1)COOC2
InChI 1/C6H12N2O6/c1-7-2-11-13-5-8(4-10-9-1)6-14-12-3-7/h1-6H2
Властивості
Молекулярна формула C6H12N2O6
Молярна маса 208,17 г/моль
Зовнішній вигляд біла кристалічна тверда речовина
Густина 1,57 г/см3
Тпл розкладається при 150 °С
Розчинність (вода) 0,01 (22°C)
Розчинність (ацетон) 0,33 (20°C)
Розчинність (діетиловий етер) 0,017 (22°C)
Розчинність (сірковуглець) 0,01 (22°C)
Розчинність (тетрахлорметан) 0,013 (22°C)
Вибухонебезпечність
Ударна чутливість висока
Чутливість до тертя висока
Швидкість детонації ~4511 м/с
Небезпеки
NFPA 704
2
1
4
Температура самозаймання 133 °С
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Гексаметилентрипероксиддиамін, ГМТД— ініціююча вибухова речовина. Формула N—(CH2—O—O—CH2)3—N. Скорочена назва: ГМТД. Може бути як в формі порошку так і в формі колоїду. [1]

Структура

[ред. | ред. код]

Молекула ГМТД складається з двох N (CH2−)3 з’єднані трьома перекисними містками (−O − O−). Зв'язки навколо атома Нітрогену лежать в одній площині, а кути між ними дорівнюють 120°. Ймовірно, це пов’язано з ефектом притягування електронів атомів кисню, що спричиняє дефіцит електронів на атомах азоту, що призводить до планарної sp²-гібридизації (замість амінної sp³-гібридизації). Це підтверджує вкорочення зв’язків N − C від 1,44 Å в аналогічних макроциклічних амінах до приблизно 1,42 Å у ГМТД[2]

Переваги і недоліки

[ред. | ред. код]

Переваги:

Недоліки:

  • Нестійка сполука. Розкладається під дією часу.
  • Речовина несумісна з металом [3]

Фізико-хімічні властивості

[ред. | ред. код]

ГМТД є білими ромбічними кристалами, що погано розчиняються у воді, спирті, ацетоні, та інших розчинниках. Сильно кородує метали, особливо у вологому стані. Сірчана кислота та бром викликають детонацію. Слаболетюча (0,5 % за добу при 60 °С).[4]

Не гігроскопічна, до світла не чутлива, викликає чихання. На світлі не розкладається. Під час зберігання на відкритому повітрі може поступово розкладатися з появою запаху формаліну, в зв'язку з чим не рекомендуєтся зберігати більше ніж 2-3 місяці. Густина насипна 0,66 г /см³, густина монокристала — 1,3 г/см³. [4]

Розчинність при 22°C (г/100 г розчинника)
Розчинник (100 г) Розчинність у %
Вода 0,1
Абсолютний спирт <0,01
Ефір 0,017
Сіровуглець <0,01
Тетрахлорметан 0,013
Оцтова кислота крижана 0,14
Хлороформ 0,64
Ацетон 0,33

Як було сказано вище, ГМТД сильно корродує метали, в таблиці нижче показана втрата маси металу в г/м³ за 40 днів за кімнатної температури у вологому вигляді.

Метал Втрата у вазі
Алюміній 10
Олово 18
Цинк 37
Латунь 105
Мідь 122
Свинець 405
Залізно 180

Вибухові властивості

[ред. | ред. код]
Тонкий шар ГМТД можна спалити на руці без шкоди руці

Легко чутливий до вогню, чутливий до нагріваня та тертя, чутливість до удару дещо менша, ніж у гримучої ртуті. При підпалі на відкритому повітрі, не пресований, він згоряє миттєвим хлопком зі спалахом, але коли його навіть трохи спресувати у паперовій трубці та підпалити — він детонує.[5]

Швидкість детонації 4560 м/с при 0,88 г/см³ і 5100 м/с при 1,1 г/см³. За бризантністю значно перевершує гримучу ртуть. ГМТД не перепресовуєтся. Працездатність (розширення бомби Трауцля) 340 мл (тротил — 285 мл). Використовується як детонатор. Ініціююча здатність більша ніж у гримучої ртуті, але менша ніж у азида свинцю.[6]

Великі кристали вибухають при пресуванні і дуже небезпечні у використанні, тому крупнокристалічний ГМТД непридатний для спорядження капсулів-детонаторів, так як при пресуванні при 200 кгс/см², а особливо при 500 кгс/см² дає вибух. Дуже чутливий до променя вогню та іскри. Детонує від розпеченої до красна платинової тяги. Від променя вогню ГМТД детонує навіть у вологому вигляді.[7]

Якщо підпалити ГМТД на відкритому повітрі в непресованому вигляді, то ГМТД згорає з негайним хлопком. Якщо запресувати ГМТД в паперову трубку, то ГМТД детонує зі швидкістю 4560-5100 м\с. [4]

ГМТД в натурі
Втрати у вазі (%) при нагріванні
Температура і час 2 8 24 48
60° 0,10 0,35 0,50 0,50*
75° 0,25 0,60 1,30 2,25**
100° 3,25 29,60 67,95 ---

*ніяких ознак розпаду

**речовина намокає і злегка зіщулюється; бризантність по пісочній пробі змінюється (до нагрівання 23,7; після нагрівання 22,2).

Слід зауважити, що в суміші з гексогеном, тетрилом, ТЕНом, пікриновою кислотою при 50 °С спад у вазі не прискорюється, а ось у суміші з тротилом і бертолетовою сіллю прискорюється вдвічі порівняно з нагріванням чистої речовини.[7]

Чутливість до удару вантажом в 100 г
Висота падіння вантажу в см % вибуху наважки
Сухий Вологий
60 15 5
70 25 30
75 50 35

Таблиця нижче демонструє порівняння чутливості ГМТД до удару щодо деяких інших ініціюючих вибухових речовин.

Удар вантажем в 500 г
Речовина Верхня межа, см Навіска, мг Розмір зерен
ГМТД 10 12 0,05
Гримуча ртуть 10,5 64 0,07
Азид свинцю 36-40 25 0,05
Тетразен 10 21 0,09

Нижня межа у ГМТД для вантажа в 500 г складає 8 см.[8]

Ініціююча здатність

[ред. | ред. код]

Не втрачає ініціювання при пресуванні до 773 кг/см² і навіть до 3000 кг/см². Детонація ГМТД від променя полум'я вимагає наявності не менше 150 мг ГМТД, але при укладанні в мідний капсуль речовина здатна детонувати вже в кількості кількох мг при нагріванні капсуля променем вогню. Ініціююча здатність у кілька разів вища, ніж у гримучої ртуті та близька до азиду свинцю, і становить – 0,1 г для тротилу, 0,05 г для тетрилу та ТНФ (гримуча ртуть у цих умовах 0,26–0,21 г відповідно). Докладніша інформація представлена в таблиці нижче: [8]

Вторинне ВВ ГМТД Гримуча ртуть
ТНТ 0,10 0,26
ТНТ при p = 1.35 г/см³ * 0,06 -
Пікринова кислота 0,06 0,21
Тетрил 0,06 0,24
Пікрат аммонію 0,30 0,9
Тетранітроанілін 0,05 0,20
Пікрат гуанідина 0,15 0,30
Тринітрорезорцин 0,10 0,20
Гексил 0,05 -
Тринітробензальдегід 0,10 -

Енергетичні характеристики

[ред. | ред. код]
  • Об'єм продуктів вибуху 1097 л/кг.

Нижче в таблиці представлена бризантність ГМТД по пісочній пробі — число (г) піску (з вихідних 200 г), роздроблених вибухом навішування ВР у сталевому циліндрі:

Бризантність по пісочній пробі[9]

Навіска (г) ВВ
ГМТД Гримуча ртуть Ціануртріазид
0,10 6,6 4,8
0,50 42,5 16,5 44,2
1,00 86,7 36,6 78,6

Бризантність ГМТД не змінюється після 3-місячного зберігання в закритій посудині в сухій або вологій атмосфері навіть при 30 °С, хоча з'являється амінний (формаліновий) запах, що свідчить про розкладання.

Швидкість детонації ГМТД в 5.5 мм трубці
Щільність Швидкість детонації (м/сек)
0,88 4500-4511
1,10 5100
ГМТД в кучі
Щільність ГМТД залежно від тиску
Тиск, кгс/см² Щільність, г/см3
100 1,05
200 1,15
800 1,30

Необережне застосування

[ред. | ред. код]

ГМТД є поширеним джерелом травм серед хіміків-любителів. Найчастіша травма - це ампутація пальців. Більшість цих ушкоджень спричинені невеликими кількостями ГМТД, які випадково детонують у безпосередній близькості від пальців, оскільки малі кількості (грами), як правило, недостатньо потужні, щоб відірвати вибухом пальці з відстані, що перевищує 5–10 см.[10]

Через високу вибуховість даної речовини відомий випадок смерті людини за необережностю. Так, в 2009 році від необережного поводження із цією речовиною помер 25-річний студент Київського політехнічного університету. Молодий чоловік мав звичку занурювати гумку перед жуванням в лимонну кислоту, але в той роковий вечір переплутав ємності та занурив гумку в ГМТД. В результаті лице чоловіка було повністю розірване, а від вибуху він помер. Як стверджують родичі цієї особи, перед інцидентом він виготовив ГМТД.[11]

Синтез

[ред. | ред. код]

ГМТД отримують завдяки взаємодієї уротропіну з розчинами пероксиду водню в присутності мінеральних або органічних кислот при охолодженні (реакція екзотермічна). Синтез є дуже небезпечним, вимагає чіткого дотримання інструкцій з техніки безпеки при роботі з вибуховими, їдкими та отруйними речовинами. Найбільший вихід (майже 100 %) виходить при використанні 30 % перекису (пергідролю) та льодяної оцтової кислоти. Відомі також методи отримання менш концентрованого перекису водню, формаліну і сульфату амонію. Домішка сірчаної кислоти значно знижує стійкість продукту. Кристали відфільтровують, віджимають і промивають багаторазово водою до нейтральної реакції, зберігають у прохолодному темному місці.

Вихід ГМТД при різних способах отримання
Спосіб отримання Вихід ГМТД
30 % H₂O₂ + CH3COOH (льод.), 20 °С лишати на ніч Вихід кількісний (100 %)
30 % H₂O₂ + лимона-та, 25-30 °С, витримка 17 год. при t° кімн. Вихід 66-71 %
30 % H₂O₂ + HNO3 (p = 1.45) 15 °С ---
Подрібнення ГМТД

Отриманий продукт треба нейтралізувати і висушити. Опісля належить розділити його на шматочки 1-2 мм в розмірах, вагою до 3 грам і тримати шматочки окремо. Важливе правило поводження з ГМТД : основна кількість ГМТД має знаходити подалі від місця грануляції. [4]

Зберігати ГМТД бажано ретельно відмитим, просушеним і при мінімально можливій температурі (зберігання протягом 3-4 років при — 10-15 °С не призводило до помітного зниження бризантності).[12]

Використання

[ред. | ред. код]

В основному використовується як ініціююча ВР для детонаторів у бомбах. Але, якщо не потрібна велика потужність (менше 100 г по ТНТ), то можна зробити самостійний заряд.[3]

Подекуди застосовується в диверсійній роботі в російсько-українській війні. Зокрема, при підготовці теракту на аеродромі в Умані, російський вчений-хімік Харионов використовував ГМТД як ініціюючу речовину для спроби підриву цистерн з паливом. Цей підрив спровокував би ланцюгову реакцію вибухів.[13].

Незважаючи на те, що він більше не використовується у жодному військовому застосуванні, і незважаючи на свою чутливість до ударів, ГМТД залишається звичайною саморобною вибуховою речовиною та використовується у великій кількості терактів смертників та інших атак по всьому світу. Наприклад, це був один із компонентів вибухівки, призначеної для бомбардування міжнародного аеропорту Лос-Анджелеса [14] [15] та вибухів у Нью-Йорку та Нью-Джерсі 2016 року[16], а також один із компоненти вибухівки намагалася виготовити неонацистська терористична організація Atomwaffen Division у США.

Примітки

[ред. | ред. код]
  1. Коллоидный ГМТД. archive.ph. 5 вересня 2015. Архів оригіналу за 5 вересня 2015. Процитовано 4 вересня 2022.
  2. Schaefer, William P.; Fourkas, John T.; Tiemann, Bruce G. (1985-04). Structure of hexamethylene triperoxide diamine. Journal of the American Chemical Society (англ.). Т. 107, № 8. с. 2461—2463. doi:10.1021/ja00294a043. ISSN 0002-7863. Процитовано 18 жовтня 2022.
  3. а б Блажений, Авдєй (2003). Азбука домашнього тероризму (російська) . Самвидав. с. 306.
  4. а б в г Морган, Мартін фон (2006). Рускій тєрор (російська) . DRT. с. 269.
  5. Hodgson Agrawal,Jai P., Robert (2007). Organic Chemistry of Explosives (англійська) . Wiley. с. 414.
  6. The Chemistry of Peroxides (англійська) . 2015. ISBN ISBN 9781118412718. {{cite book}}: Перевірте значення |isbn=: недійсний символ (довідка)
  7. а б Багал. Хімія і технологія ініціюючих вибухових речовин. http://web.archive.org/web/20180115135747/http://pirochem.net/index.php?id1=3&category=chemvvisost&author=bagal-li&book=1975 (російська) . Архів оригіналу за 15 січня 2018. Процитовано 15 cічня 2018.
  8. а б Піродовідка. Довідка з вибухових речовин,порохів і піротехнічним складам (російська) . Vandal. 2012. с. 54—55. {{cite book}}: |first= з пропущеним |last= (довідка)
  9. Бубнов, П.Ф, (1979). Ініціюючі вибухові речовини (російська) . ОІХФ АН СССР. с. 25—136.
  10. Stúpajúci trend podomáckej výroby výbušnin a udalosti s tým spojené, Kriminalistický a expertízny ústav Policajného zboru, (PDF) (Словацька) . Архів оригіналу (PDF) за 23 вересня 2021. Процитовано 16 жовтня 2022.
  11. Студенту из Сум оторвало голову взрывом жвачки во рту. ТСН.ua (рос.). 8 грудня 2009. Архів оригіналу за 27 червня 2018. Процитовано 27 червня 2018.
  12. gmtd. archive.ph. 5 вересня 2015. Архів оригіналу за 5 вересня 2015. Процитовано 4 вересня 2022.
  13. Цензор.НЕТ. Контррозвідка СБУ затримала в Умані російського вченого-диверсанта, який планував підірвати військовий аеродром. Цензор.НЕТ (укр.). Процитовано 4 вересня 2022.
  14. Wayback Machine (PDF). web.archive.org. 4 жовтня 2012. Архів оригіналу (PDF) за 4 жовтня 2012. Процитовано 16 жовтня 2022.
  15. Wayback Machine (PDF). web.archive.org. 1 березня 2012. Архів оригіналу (PDF) за 1 березня 2012. Процитовано 16 жовтня 2022.
  16. Yan, Susannah Cullinane,Shimon Prokupecz,Emanuella Grinberg,Holly (20 вересня 2016). 7 questions we have about bombings in New York and New Jersey. CNN (англ.). Процитовано 16 жовтня 2022.